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Process for the simultaneous production of bio-hydrogen and bioethanol using lignocellulose hydrolyzates as a substrate
No full text"La presente invención describe un proceso de producción simultánea de biohidrógeno y bioetanol por una cepa de Escherichia coli que comprende al menos una deleción completa del gen hycA utilizando un sustrato que comprende residuos agroindustriales.""The present invention describes a process for the simultaneous production of bio-hydrogen and bioethanol by an Escherichia coli strain that comprises at least a complete deletion of the hycA gene using a substrate that comprises agro industrial residues.
Los factores trascripcionales a1,α1 y α2 de Candida glabrata participan en la respuesta y adaptación al estrés.
Get PDFTesis (Maestría en Ciencias en Biología Molecular)"Candida glabrata es una levadura patógena oportunista considerada la segunda especie del género Candida de mayor prevalencia después de Candida albicans. Es un organismo haploide considerado asexual, aunque conserva genes ortólogos a los de Saccharomyces cerevisiae involucrados en los procesos de apareamiento, meiosis y esporulación. C.glabrata posee tres loci de apareamiento, llamados MTL (mating type like). En nuestra cepa silvestre de laboratorio tanto MTL1 como MTL2 poseen información de apareamiento tipo a pues contiene el gen a1 y en el locus MTL3 información tipo α que contiene los genes α1 y α2.
Estos genes codifican factores transcripcionales cuyo circuito de regulación es conocido en S. cerevisiae y C. albicans, pero en C. glabrata, se desconoce su función. En este trabajo nos propusimos identificar la posible función de estos genes mediante la evaluación fenotípica de una batería de cepas mutantes de C. glabrata en los loci MTL y un cepa sobreexpresante de información a en el locus MTL1 que nos permitiera determinar una posible función de estos factores transcripcionales en respuesta a diferentes tipos de estrés. Evaluamos el fenotipo de cada una de las cepas en respuesta a estrés. En la mayoría de los medios utilizados encontramos un fenotipo similar de nuestras cepas mutantes en los loci MTL respecto a la cepa silvestre (WT), excepto en los medios con hidroxiurea (HU), cloruro de sodio (NaCl) y peróxido de hidrógeno (H2O2) que producen estrés durante la replicación del DNA, osmótico y oxidativo respectivamente, donde las
cepas que con sólo un tipo de información de apareamiento o ninguno, son más resistentes que la cepa silvestre (WT). Proponemos que en la cepa WT una proporción de células que expresan ambos tipos de información de apareamiento (a y α) debido a un silenciamiento incompleto de uno de los loci “silenciosos” y se produce la formación del heterodímero a1/α2 que podría no participar en un ciclo sexual pero sí en otros procesos de adaptación y resistencia a distintos tipos de
estrés importantes para la sobrevivencia de C. glabrata en el hospedero mamífero.""Candida glabrata is an opportunistic pathogenic yeast that is the second most frequent Candida species isolated from bloodstream infections worldwide. C. glabrata is a haploid organism that has been considered asexual, even though it retains orthologues to the majority of S. cerevisiae genes involved in mating, meiosis and sporulation. C. glabrata contains three mating loci called MTL (mating type like) organized in a similar configuration to that of S. cerevisiae. In our wildtype strain both MTL1 and MTL2 contain the a1 gene and MTL3 locus contains α1 and α2 genes. The transcriptional circuit controlled by the orthologues of these transcription factors in S. cerevisiae and Candida albicans is well described, however in C. glabrata its role is not clear. In order to assess whether these transcription factors participate in response to stress, or are important for growth under specific conditions, we set out to determine the phenotype of a collection of single, double and the triple null mutants in the MTL loci in C. glabrata as well as a strain over expressing type a information. We evaluated the growth phenotype of this set of mutants in response to different types of stress, on different media and temperatures. In the majority of media and temperatures used, we found no difference in the growth phenotype between the mutant strains and the wild-type. However, under osmotic and oxidative and replicational stress, strains that contain either no mating-type information, or only one type (either a or α) are more resistant than the wild type strain. We interpret this to mean that in our wild-type strain of C. glabrata some cells can form the a1/α2 heterodimer that represses some genes involved in the response to some types of stress. It is possible therefore that in C. glabrata the genes contained in the MTL loci participate in the response to certain types of stress which could allow C. glabrata to be a successful pathogen, that has recently acquired greater importance in the mammalian hosts.
Adsorption of molecular gases on porous materials in the SAFT-VR approximation
Get PDF"A simple molecular thermodynamic approach is applied to the study of the adsorption of gases of chain molecules on solid surfaces. We use a model based on the Statistical Associating Fluid Theory for Variable Range (SAFT-VR) potentials [A. Gil-Villegas, A. Galindo, P. J. Whitehead, S. J. Mills, G. Jackson, A. N. Burgess, J. Chem. Phys. 106 (1997) 4168] that we extend by including a quasi-two-dimensional approximation to describe the adsorption properties of this type of real gases [A. Martínez, M. Castro, C. McCabe, A. Gil-Villegas, J. Chem. Phys. 126 (2007) 074707]. The model is applied to ethane, ethylene, propane, and carbon dioxide adsorbed on activated carbon and silica gel, which are porous media of significant industrial interest. We show that the adsorption isotherms obtained by means of the present SAFT-VR modeling are in fair agreement with the experimental results provided in the literature.
Desarrollo de biopelÍculas en un reactor de lecho fluidificado de flujo descendente a diferente relación DQO/sulfato y tiempo de residencia hidráulico.
Get PDFTesis (Maestría en Ciencias Ambientales)"Un contaminante potencial en agua es el sulfato (SO42-), el cual se descarga principalmente al ambiente en efluentes industriales. El SO4 2- puede ser reducido a sulfuro mediante sulfato-reducción (SR) biológica. El sulfuro es un marcador de contaminación del agua. El principal metabolito producido de la SR es el acetato, lo que implica presencia de materia orgánica en el efluente de los reactores de tratamiento por lo que se traduce en baja eficiencia de remoción de materia orgánica (DQO). La eficiencia de remoción de SO42- incrementa al aumentar la relación DQO/SO4 2-; la operación del reactor a tiempos de residencia hidráulica (TRH) altos mejora la remoción de DQO al permitir el desarrollo de microorganismos con tiempos de duplicación mayores que consumen la DQO remanente. Los reactores de biopelícula como el reactor de lecho fluidificado de flujo descendente (LFFD) son una alternativa eficaz para la SR; sin embargo, su fase de arranque constituye un paso crucial en el desarrollo de la biopelícula, al seleccionar y a climatar la biomasa que formará la comunidad microbiana capaz de sobrevivir bajo las condiciones operacionales del reactor para lograr la remoción completa de DQO y SO4 . El objetivo de este trabajo fue estudiar la influencia de la relación DQO/SO4 2- y del TRH en el desarrollo de una biopelícula en la fase de arranque (35 días) de un reactor LFFD sin operarlo en lote por periodos prolongados (>40 d). Cada reactor fue inoculado con 1.6 g SSV/L de lodo granular; se utilizó polietileno de baja densidad como material de soporte; la alimentación consistió en medio mineral a pH 5.5 con 1 g DQO/L de acetato-lactato (70%:30%) y sulfato de sodio. Se llevaron a cabo 4 experimentos en continuo a temperatura ambiente bajo diferentes valores de TRH y DQO/SO4 2-: 1 día y 0.67 (RA), 1 día y 2.5 (RB), 2 días y 0.67 (RC), ó 2 días y 2.5 (RD). El inóculo se mantuvo activo bajo condiciones de SR en un reactor UASB, las actividades sulfato-reductora (ASR) y metanogénica (AME) fueron de 0.02 a 0.30 g DQO-H2S/g SSV-d y 0.08 g DQO-CH4/g SSV-d, respectivamente. En el periodo pseudo-estable (últimos 7 días) de operación de los reactores RA, RB, RC y RD, la producción de sulfuro fue de 47.9, 55.2, 72.8 y 83.2 mg H2S/L; las eficiencias de remoción de SO4, fueron de 9.8, 43.1, 22.4 y 66.1% y las eficiencias de remoción de DQO fueron 33.4, 35.6, 71.6 y 69.8%, respectivamente.""Sulfate (SO4 2-) is a potential pollutant of water; it is discharged to the environment in several industrial effluents. Sulfate can be reduced to sulfide through the biological sulfate reduction (SR) process. Sulfide is a marker of pollution in water. The main metabolite produced of SR is acetate, which implies the presence of organic matter in the effluent treatment reactors which produces low organic matter removal efficiency expressed as chemical oxygen demand (COD). Sulfate removal efficiency increases when the COD/SO4 2- ratio is increased; the high hydraulic residence time (HRT) increases COD removal efficiency allowing the development of microorganisms with higher duplication time which consume remaining COD. Biofilm reactors as the down-flow fluidized bed reactor (DFFBR) are an effective alternative to carry out SR. However its start-up phase constitutes a crucial step in the biofilm development, selecting and acclimatizing the biomass that will compose the microbial community and will be able to survive under the operational conditions of the reactor, to achieve complete COD and sulfate removal. The aim of this work was to study the influence of DQO/SO4 2- ratio and HRT in the development of a biofilm during the start-up (35 days) of a DFFBR without being operated in batch for a long period (> 40 d). Each reactor was inoculated with 1.6 g VSS/L of granular sludge, grinded low density polyethylene was used as support material. The feed consisted of mineral medium at pH 5.5 with 1g COD/L (acetate-lactate, 70:30) and sodium sulfate. Four experiments were conducted in continuous regime at room temperature under different HRT and COD/SO4 2-: 1 day and 0.67 (RA), 1 day and 2.5 (RB), 2 days and 0.67 (RC) or 2 days and 2.5 (RD). Before inocultion, the inoculum was maintained under sulfate-reducing conditions in a UASB reactor, the sulfate-reducing activity (SRA) was between 0.02 and 0.30 g COD-H2S/g VSS-d and the methanogenic activity (MA) was 0.08g COD-CH4/g VSS-d. In the pseudo-stable period (last 7 days) of the start-up of reactors sulfide production was 47.9, 55.2, 72.8 and 83.2 mg H2S/L; sulfate removal efficiencies were 9.8, 43.1, 22.4 and 66.1%, and COD removal efficiencies were 33.4, 35.6, 71.6 and 69.8% in RA, RB, RC y RD, respectively.
Characterization of Fusarium species associated with rotting of corn root in Guanajuato, Mexico
Get PDF"En el maíz Fusarium spp., ocasiona marchitez desde plántulas hasta planta adulta, causando generalmente pudriciones en los órganos vegetativos, como hojas, tallo y raíz. En el presente estudio se caracterizó la diversidad de especies del género Fusarium asociadas a la pudrición del tallo de maíz, en parcelas del estado de Guanajuato, y se realizaron pruebas de patogenicidad con las especies identificadas. Durante el 2006 se colectaron, en 15 municipios, plantas con daño evidente causado por éste patógeno. En 2009, se identificaron las especies presentes mediante pruebas microbiológicas y se evaluó su patogenicidad al inocularlas en trece accesiones raciales de maíz. Los resultados indican la presencia de F. subglutinans, F. verticillioides, F. heterosporum, F. esquiseti, F. proliferatum y F. reticulatum, en donde F. subglutinans fue la especie más abundante. En cuanto a patogenicidad, F. verticillioides y F. subglutinans fueron las especies más patogénicas en las razas de maíz. La raza de maíz más tolerante fue la raza Tuxpeño y la más susceptible fue Zapalote Chico.""The negative effects revealed in corn, such as seedlings decay to damage on the mature plant, are caused by Fusarium spp., usually causing decay on the plant organs, for instance leaves, stem and root. The present study characterized the diversity of Fusarium species associated with rotting of corn stalk in plots from the state of Guanajuato; pathogenicity tests were performed with the identified species. Plants with an evident damage caused by this pathogen were collected from 15 municipalities during 2006. The species identified in 2009, by means of microbiological tests and their pathogenicity, became evaluated as they were inoculated into thirteen race of maize accessions. The presence of F. subglutinans, F. verticillioides, F. heterosporum, F. esquiseti, F. proliferatum and F. reticulatum is revealed, being F. subglutinans the most abundant species. Concerning pathogenicity, F. verticillioides and F. subglutinans were the most pathogenic races of maize. The most tolerant race of maize was the Tuxpeño breed, and the most susceptible was the Zapalote Chico.
Dispersión de semillas por múrcielagos frugívoros y su importancia en la regeneración de la vegetación en la région de la Huasteca Potosina.
Get PDFTesis (Maestría en Ciencias Ambientales)"La dispersión de semillas es clave en los mecanismos de colonización y establecimiento de muchas especies de plantas en ambientes tropicales. En las selvas, entre 70 y 98% de las plantas leñosas producen semillas y frutos que son dispersados por vertebrados frugívoros. Los murciélagos tropicales son un grupo diverso y abundante que explota una gran cantidad de recursos tróficos. Como consecuencia, estos organismos juegan un papel importante en los ecosistemas naturales a través de las interacciones ecológicas que entablan con otros organismos, como la dispersión de semillas. Este es el primer trabajo que aporta información sobre la riqueza y diversidad de especies de murciélagos y de las funciones ecológicas que desempeñan en los ecosistemas como la dispersión de semillas por los murciélagos frugívoros en la región de la Huasteca Potosina. En el capítulo I se analizan los patrones de riqueza, diversidad y abundancia de murciélagos en tres diferentes comunidades vegetales, con la finalidad de identificar tipos de vegetación prioritarios para la conservación de las especies de murciélagos en la región Huasteca de San Luis Potosí. En el capítulo II se determinó la importancia de la comunidad de murciélagos frugívoros como dispersores de semillas, los resultados muestran la importancia de los murciélagos al encontrarse que dispersan semillas de plantas importantes dentro de las etapas iniciales de la regeneración de la vegetación y de especies que se establecen en etapas sucesionales tardías.""Seed dispersal is a key process among mechanisms of colonization and establishment of several plant species in tropical environments. In moist forests, between 70 and 98 % of all woody plants produce fruits and sedes that are dispersed by frugivorous vertebrates. Tropical bats are a diverse and abundant group which exploit a great amount of trophic resources. As a consequence, through ecological interactions with other organisms, such as seed dispersal, these organisms play an important role in natural ecosystems. This was the first study to provide information related to bat species richness and diversity and their ecological functions such as seed dispersal in the Huasteca region of San Luis Potosí. In the first chapter, abundance, species richness, and diversity patterns of bat species are analyzed for three different vegetation communities. These data provided valuable information for the identification of priority sites for bat species conservation at the Huasteca region of San Luis Potosí. In the Second chapter, the importance of the frugivorous bat community as seed dispersers was determined. The results of this study demonstrate the importance of bats as they disperse seeds of plant species that are important among initial stages of vegetation regeneration, as well as species that establish in late successional stages.
Grafos en el árbol vascular arterial del riñón
Get PDF"En esta tesis, se modela el desarrollo del árbol vascular arterial del riñón utilizando la teoría de grafos e incluyendo información fisiológica de la bifurcación arterial. El riñón es uno de los órganos más complicados en términos de estructura y fisiología, en parte por su vascularización. El desarrollo del árbol vascular arterial del riñón ocurre mediante angiogénesis; esto es, la formación de nuevos vasos sanguíneos a partir de vasos pre-existentes. Existen dos procesos de angionénesis: por brote y por participación. Se modela el desarrollo del árbol vascular arterial del riñón incorporando parámetros fisiológicos en base a datos experimentales previamente publicados. Los resultados muestran que es posible incluir la función angiológica en el grafo para modelar la morfología de los árbol vascular arterial renal. La longitud promedio en cada segmento en la morfológica de los árboles generados tienen intersección con resultados experimentales. El ancho promedio del árbol vascular arterial del riñón de los árboles generados está dentro del rango experimental. La dimensión fractal de la morfología del árbol vascular arterial del riñón depende de la contribución de angiogénesis por brote y por participación, i. e., de la distribución de los vasos sanguíneos. Esto es, puede proporcionar información si el riñón cuenta con la morfología apropiada para desarrollar sus funciones.""In this thesis, we model the development of the arterial vascular tree of the kidney using the graph theory and including physiological information of the arterial bifurcation. The kidney is one of the most complex organ in terms of structure and physiology, in part because of its vasularity. The development of the arterial vascular tree of the kidney occurs through angiogenesis, i. e., the formation of new blood vessels from pre-existing vessels. There are two processes of angiogenesis: sprouting and splitting. The development of the arterial vascular tree of the kidney is modeled incorporating physiological parameters on base of experimental data previously published. The results show that it is possible to include the angiological function in the graph to model the morphology of the renal arterial vascular tree. The average length in each segment of the morphology of the trees have intersection with experimental results. The average width of the arterial vascular tree of kidney of the trees generated is within the experimental range. The fractal dimension of the arterial vascular tree of the kidney depends of the contribution of sproutin and splitting angiogenesis, i. e., of the distribution of blood vessels. That is, the fractal dimension can provide informatión if the kidney has the appropriate morphology to perform their functions.
Controlling chemical and physical properties of ordered carbon nanosystems
Get PDFTesis (Doctorado en Nanociencias y Nanotecnología)"La nanociencia y nanotecnología se dedica a la creación de nuevos materiales con propiedades interesantes como dureza, conductividad, propiedades magnéticas. Ahora también, se está estudiando el uso de estos nanomateriales como bloques de construcción para crear nuevos materiales. En este trabajo se estudiaron arreglos ordenados y desordenados: 1) ópalo inverso de carbono y 2) bosques de nanotubos de carbono. Respecto al ópalo inverso de carbono, utilizamos un ópalo con nanopartículas de SiO2 (300 nm) ordenadas de manera FCC como molde para la fabricación de ópalo inverso de carbono. Este ópalo inverso de carbono fue sintetizado mediante la infiltración de una solución conteniendo sacarosa como fuente de carbono; además, en esta misma solución se agrego pirazina como fuente de nitrógeno para así obtener ópalo inverso de carbono dopado con nitrógeno. Por otro lado, utilizamos nanopartículas de SiO2 (10 y 100 nm) desordenadas como molde para sintetizar ópalo inverso de carbono dopado con nitrógeno. Estas muestras se caracterizaron mediante SEM, TEM, espectroscopía Raman, análisis termogravimétrico, adsorción de nitrógeno, difracción de rayos-X y espectroscopía de reflexión óptica. En los resultados obtenidos observamos ligeros cambios en la estructura de las muestras dependiendo de la concentración del dopaje, también observamos el corrimiento del pico de reflexión óptica dependiente a la concentración nitrógeno en la muestra; el corrimiento hacia el azul del pico de reflexión óptica dependiente a la concentración nitrógeno en la muestra. Posteriormente, realizamos el estudio de las propiedades físicas de ópalo inverso dopado con diferente contenido de nitrógeno y tamaño de poro. En general, variando la concentración de nitrógeno y el tamaño de poro se puede variar controladamente sus propiedades físicas como la resistencia, emisión de campo, magnetoresistencia y magnetización. La resistencia se variar desde 0.30 hasta 0.02 cm y dependiendo de su nivel de dopaje el mecanismo de transporte electrónico puede variar. En magnetoresistencia (MR) hay una transición de MR positivo a MR negativo, al variar de bajas hacia altas temperaturas. Así también, la magnetización de las muestras exhiben una transición de paramagnético a diamagnético al incrementar la temperatura; la temperatura de transición es más alta para poros más pequeños.""Nanoscience and nanotechnology are dedicated to the creation of new materials with interesting properties like hardness, conductivity, magnetic properties, among others. Now, there is also interest in the use of these materials as building blocks to create new materials. In this work ordered and disordered arrays were studied: 1) carbon inverse opal and 2) carbon nanotube forests. Regarding the carbon inverse opal, we used an opal with SiO2 nanoparticles (300 nm) ordered in a FCC manner as a template for the fabrication of carbon inverse opal. This carbon inverse opal was synthesized by the infiltration of a solution containing sucrose as a carbon source; also, in this same solution we added pyrazine as a nitrogen source to obtain nitrogen doped carbon inverse opal. On another hand, we used disordered SiO2 nanoparticles as a template to synthesize nitrogen doped carbon inverse opal. These samples were characterized by SEM, TEM, Raman spectroscopy, thermogravimetric analysis, nitrogen adsorption, X-ray diffraction and optical reflection spectroscopy. In the obtained results we observed slight changes in the structure depending on the doping concentration, also we observed the shift of the optical reflection peak depending upon the nitrogen concentration in the sample; observed a blue shift of the optical reflection peak dependent on the nitrogen concentration in the sample. Furthermore, we realized the study of the physical properties of the carbon inverse opal with different contents of nitrogen and pore size. In general, varying the nitrogen concentration and pore size it is possible to vary in a controlled manner the physical properties such as resistance, field emission, magnetoresistance and magnetization. The resistance was varied between 0.30 down to 0.02 cm and depending upon the degree of doping the transport mechanism of electrons may vary. In magnetoresistance (MR) there is a transition from positive MR to negative MR, when varying from low to high temperatures. Also, the magnetization of the samples exhibits a transition from paramagnetic to diamagnetic when increasing the temperature; the transition temperature is higher for smaller pore size. Finally, the carbon inverse opal doped with nitrogen was used as an acetone, ethanol and chloroform sensor, showing that doping with nitrogen effectively increases the sensing response signal.
Periodic Sturm-Liouville problems related to two Riccati equations of constant coefficients
Get PDF"We consider two closely related Riccati equations of constant parameters whose particular solutions are used to construct the corresponding class of supersymmetrically-coupled second-order differential equations. We solve an-alytically these parametric periodic problems along the positive real axis. Next, the analytically solved model is used as a case study for a powerful numerical approach that is employed here for thefirst time in the investigation of the en-ergy band structure of periodic not necessarily regular potentials. The approach is based on the well-known self-matching procedure of James (1949) and imple-ments the spectral parameter power series solutions introduced by Kravchenko (2008). We obtain additionally an efficient series representation of the Hill dis-criminant based on on Kravchenko´s series.
Hydrogen production by Escherichia coli ΔhycA ΔlacI using cheese whey as substrate
Get PDF"This study reports a fermentative hydrogen production by Escherichia coli using cheese whey as substrate. To improve the biohydrogen production, an E. coli ΔhycA ΔlacI strain (WDHL) was constructed. The absence of hycA and lacI genes had a positive effect on the biohydrogen production. The strain produced 22% more biohydrogen in a shorter time than the wild-type (WT) strain. A Box-Behnken experimental design was used to optimize pH, temperature and substrate concentration. The optimal initial conditions for biohydrogen production by WDHL strain were pH 7.5, 37 °C and 20 g/L of cheese whey. The specific production rate was improved from 3.29 mL H2/optical density at 600 nm (OD600nm) unit-h produced by WDHL under non-optimal conditions to 5.88 mL H2/OD600nm unit-h under optimal conditions. Using optimal initial conditions, galactose can be metabolized by WDHL strain. The maximum yield obtained was 2.74 mol H2/mol lactose consumed, which is comparable with the yield reached in other hydrogen production processes with Clostridium sp. or mixed cultures.